Vorrichtung zum Stranggiessen von Metall

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, bestehend aus Breitseitenplatte und einer Gleitscheibe einer Kokille zum Stranggießen von Metall.

[0002] Aus der europäischen Patentanmeldung EP 1 398 099 A1 ist eine Kokille mit einer derartigen Breitseitenplatte grundsätzlich bekannt. Die dort offenbarte Breitseitenplatte ist zweiteilig aufgebaut und umfasst eine Kokillenbreitseitenvorderplatte mit einer der Metallschmelze zugewandten Heißseite und einer der Schmelze abgewandten Kaltseite. Neben der Vorderplatte umfasst die Breitseitenplatte auch eine Kokillenbreitseitenrückplatte. Die Kokillenbreitseitenrückplatte ist mit Hilfe einer Vielzahl von Bolzenelementen in Form von Schrauben an die Kaltseite der Kokillenbreitseitenvorderplatte angeschraubt. Zwischen den Köpfen dieser Schrauben und der Kokillenbreitseitenrückplatte ist jeweils eine Scheibe (23) Vorgesehen, welche auf ihrer der Kokillenbreitseitenrückplatte abgewandten Seite eine Polytetraflurethylen (PTFE)-Beschichtung (24) aufweist.

[0003] Der Nachteil bei der Verwendung von PTFE für diesen Einsatzzweck liegt darin, dass PTFE unter Last kriecht und damit die Vorspannung der Befestigungselemente verloren geht und sich die Platte lösen kann.

[0004] Aus der DE 10 2004 033 321 A1 ist eine als Axialkolbenmaschine ausgeführte hydrostatische Maschine bekannt. Die Maschine umfasst eine Steuerplatte und eine relativ zu der Steuerplatte rotierende Zylindertrommel, die jeweils über eine Gleitseite aufeinander reiben oder gleiten. Die eine Gleitseite weist eine kohlenstoffhaltige Schicht auf (DLC) während die andere Gleitseite aus einem Metall besteht. Insbesondere wird als Metall ein gehärtetes Metall, insbesondere Nitrieren gehärteter Stahl, eingesetzt.

[0005] In der DE 100 11 221 A1 wird eine aus zwei Teilen bestehende Druckgießform beschrieben. Ein gleitend gelagerter Squeeze-Stift soll ein Nachverdichten eines in der Druckgießform gegossenen Gießstücks ermöglichen. Der Squeeze-Stift weist eine vorzugsweise aus Chrom-Nitrid, Titan-Aluminium-Nitrid oder Chrom-Aluminium-Nitrid bestehende Beschichtung auf. Die Beschichtung des Squeeze-Stifts erfolgt bevorzugt durch einen PVD-Prozess.

[0006] Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine alternative Gleitschicht für eine Gleitscheibe bei einer Breitseitenplatte einer Kokille bereitzustellen.

[0007] Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Demnach ist die Gleitschicht (142) aus einem Material gefertigt, welches mit einem der Beschichtungsverfahren Physical-Vapour-Deposition (PVD), Chemical-Vapour-Deposition (CVD) oder einem Plasma-Beschichtungs-Verfahren auf die Gleitscheibe auftragbar ist.

[0008] Deartige Materialen, vorzugsweise Wolfram-Karbid (WC), Diamond Like Carbon (DLC) oder Bor-Nitrid (BN), sind gerade für den beanspruchten Einsatzzweckbereich bei einer Kokille besonders gut geeignet, weil es die drei materialspezifischen Eigenschaften geringer Reibungskoeffizient, hohe Festigkeit, insbesondere Druckfestigkeit und hohe Temperaturstabilität in sich vereinigt. Der geringe Reibungskoeffizient ermöglicht vorteilhafterweise Relativbewegungen, insbesondere Querverschiebungen der Kokillenbreitseitenrückplatte gegenüber dem Bolzenelement, wie sie insbesondere aufgrund von Temperaturunterschieden zwischen Kokillenvorder- und -rückplatte können. Die hohe Festigkeit der Gleitschicht aus den genannten Materialien verhindert einen schnellen Verschleiß der Gleitschicht, insbesondere bei den regelmäßig auftretenden Querverschiebungen. Außerdem hat die hohe Druckfestigkeit den Vorteil, dass sich die Vorspannung nicht verringert. Und schließlich gewährleistet die hohe Temperaturstabilität der genannten Materialien, dass diese Materialien ihre hohe Festigkeit und ihren geringen Reibungskoeffizienten auch bei den hohen Durchschnittstemperaturen von mehr als 100°C, wie sie auch auf der Kaltseite der Kokillenbreitseitenvorderplatte während des Betriebs der Kokille auftreten können, nicht verlieren.

[0009] Gemäß einem ersten vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist die Gleitscheibe unterhalb der Gleitschicht gehärtet. Diese Härtung gewährleistet vorteilhafterweise eine hohe Formstabilität der Gleitscheibe bei punktueller Belastung und ebenfalls einen geringen Verschleiß.

[0010] Eine zwischen dem eigentlichen Grundmaterial der Gleitscheibe und ihrer Gleitschicht angebrachte Nickelschicht schützt die Gleitscheibe vor unerwünschter Korrosion.

[0011] Eine optional zwischen den Bolzenkopf und der Gleitscheibe vorgesehene Spannscheibe wirkt als Federelement zum Aufrechterhalten einer notwendigen Vorspannung für die Schraubverbindung zwischen der Kokillenbreitseitenvorderplatte und der Kokillenbreitseitenrückplatte.

[0012] Das Bolzenelement kann als Schraube ausgebildet sein, wobei der Bolzenkopf dann den Schraubenkopf repräsentiert. Alternativ kann das Bolzenelement auch als Gewindestange ausgebildet sein, wobei der Bolzenkopf dann als Mutter für das Gewinde ausgebildet ist.

[0013] Eine Ausbildung der Kokillenbreitseitenvorderplatte aus Kupfer gewährleistet eine hohe Wärmeleitfähigkeit, was zum Abführen der Wärme der Schmelze besonders vorteilhaft und notwendig ist. Dem gegenüber sind die Materialkosten für die Kokillenbreitseitenrückplatte deutlich geringer, wenn diese nicht aus Kupfer, sondern aus Stahl gefertigt ist; die hohe Wärmeleitfähigkeit, wie sie von der Kokillenbreitseitenvorderplatte gefordert wird, ist bei der Kokillenbreitseitenrückplatte nicht mehr erforderlich.

[0014] Der Erfindung ist eine einzige Figur 1 beigefügt, welche einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Breitseitenplatte einer Kokille zeigt.

[0015] Es ist zu erkennen, dass die Breitseitenplatte 100 erfindungsgemäß zweiteilig aufgebaut ist. Sie besteht im Wesentlichen aus einer Kokillenbreitseitenvorderplatte 110 und einer Kokillenbreitseitenrückplatte 120. Die Kokillenbreitseitenvorderplatte 110 besitzt eine der Schmelze zugewandte Heißseite H und eine der Heißseite abgewandte bzw. gegenüberliegende Kaltseite K. Zwischen beiden Kokillenbreitseitenplatten (Vorder- und Rückseite) befinden sich abschnittweise Kühlkanäle oder Kühlbohrungen, die hier nicht gezeigt sind. Die Kühlkanäle oder -bohrungen können sowohl in der Vorderseite, in der Rückseite als auch zwischen beiden verlaufen und sorgen für die Kühlung der Kokille. Die Kokillenbreitseitenrückplatte 120 ist mit Hilfe eines Bolzenelementes 130 gegen die Kaltseite der Kokillenbreitseitenvorderplatte 110 verschraubt. Das Bolzenelement 130 weist einen Bolzenkopf 132 auf und steht mit seinem durch eine Bohrung in der Kokillenbreitseitenrückplatte geführten Gewindeteil mit einem Gewinde G in der Kokillenbreitseitenvorderplatte 110 in Eingriff.

[0016] Aufgrund von großen Temperaturunterschieden, denen besonders die Kokillenbreitseitenvorderplatte ausgesetzt ist, und aufgrund von unterschiedlichen Material-Ausdehnungskoeffizienten der Vorderplatte und der Rückplatte, erfolgen örtlich unterschiedliche Querverschiebungen der Kokillenbreitseitenrückplatte gegenüber dem Bolzenelement 130 und/oder gegenüber der Kokillenbreitseitenvorderplatte 110. Diese Querverschiebungen sollen durch die beanspruchte Konstruktion der Verbindung zwischen der Rückplatte 120 und der Vorderplatte 110 ausdrücklich ermöglicht bzw. zugelassen sein, um unerwünschte Spannungen in den Platten zu vermeiden. Zu diesem Zweck ist zum einen die Bohrung in der Kokillenbreitseitenrückplatte 120 deutlich größer ausgebildet als der Durchmesser des Bolzenelementes 130; auf diese Weise wird ein ausreichendes Spiel für die Querverschiebungen bereit gestellt; siehe Figur 1. Weiterhin werden die Querverschiebungen erfindungsgemäß auch dadurch begünstigt, dass die Gleitscheibe 140, welche zwischen dem Bolzenkopf 132 und der Kokillenbreitseitenrückplatte 120 vorgesehen ist, mit einer dünnen Gleitschicht 142 ausgebildet ist. Die Gleitschicht kann z.B. aus Wolfram-Karbid (WC), Diamond Like Carbon (DLC), Bor-Nitrid (BN) oder einem anderen Material bestehen, das mittels Physical-Vapour-Deposition, Chemical-Vapour-Deposition oder mittels eines Plasma-Beschichtungs-Verfahrens als dünne Schicht auf das Grundmaterial aufgebracht werden kann.

[0017] Die Gleitschicht 142 besitzt die oben genannten vorteilhaften Eigenschaften.

[0018] Die Gleitschicht befindet sich zumindest auf der der Kokillenbreitseitenrückplatte zugewandten Seite der Gleitscheibe. Alternativ kann die Gleitschicht auch die gesamte Scheibe bedecken (Herstellung ist einfacher).

[0019] Optional kann zwischen dem Bolzenkopf 132 und der Gleitscheibe 140 eine Spannscheibe 150 vorgesehen sein. Das Bolzenelement 130 kann entweder als Schraube ausgebildet sein, wobei der Bolzenkopf dann als Schraubenkopf ausgebildet ist. Alternativ kann das Bolzenelement als Metallstift ausgebildet sein, der zumindest an seinen beiden Enden ein Gewinde aufweist. Mit seinem einen Ende greift dann der Metallstift in ein Gewinde in der Kokillenbreitseitenvorderplatte 110 ein, während er an seinem anderen Ende eine Gewinde-Mutter trägt, die den Bolzenkopf 132 repräsentiert.

[0020] Vorteilhafterweise ist die Kokillenbreitseitenvorderplatte 110 aus Kupfer und die Kokillenbreitseitenrückplatte 120 aus Stahl gebildet.

Ansprüche

1. Vorrichtung, bestehend aus einer Breitseitenplatte (100) einer Kokille zum Stranggießen von Metall, umfassend:

eine Kokillenbreitseitenvorderplatte (110);

eine Kokillenbreitseitenrückplatte (120);

mindestens ein Bolzenelement (130) mit einem Bolzenkopf (132) zum Verbinden der Kokillenbreitseitenrückplatte (120) mit der Kaltseite (K) der Kokillenbreitseitenvorderplatte (110); gekennzeichnet durch

eine Gleitscheibe (140), welche zwischen dem Bolzenkopf (132) und der Kokillenbreitseitenrückplatte (120) vorgesehen ist und zumindest auf ihrer der Kokillenbreitseitenrückplatte (120) zugewandten Seite eine Gleitschicht (142) aufweist zum Ermöglichen von reibungsarmen Querverschiebungen der Kokillenbreitseitenrückplatte (120) gegenüber dem Bolzenelement (130); wobei

die Gleitschicht (142) aus Diamond Like Carbon oder einem keramischen Material gefertigt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das keramische Material Wolfram-Karbid oder Bor-Nitrid ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Gleitscheibe (140) gehärtet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Gleitscheibe (140) mit einer Nickelschicht vernickelt ist und dass die Gleitschicht (142) auf die Nickelschicht aufgetragen ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen dem Bolzenkopf (132) und der Gleitscheibe (140) eine Spannscheibe (150) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Bolzenelement (130) als Schraube und der Bolzenkopf (132) als Schraubenkopf der Schraube ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kokillenbreitseitenvorderplatte (110) aus Kupfer und die Kokillenbreitseitenrückplatte (120) aus Stahl gebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kokillenbreitseitenrückplatte (120) aus unlegiertem Kohlenstoffstahl besteht.

Claims

1. Device, consisting of a wide side plate (100) of a mould for the continuous casting of metal, comprising:

a mould wide side front plate (110);

a mould wide side back plate (120);

at least one pin element (130) with a pin head (132) for connecting the mould wide side back plate (120) with the cold side (K) of the mould wide side front plate (110);

characterised by a slide washer (140), which is provided between the pin head (132) and the mould wide side back plate (120) and has at least on its side facing the mould wide side back plate (120) a slide layer (142) for enabling low-friction transverse displacements of the mould wide side back plate (120) relative to the pin element (130); wherein the slide layer (142) is made from diamond-like carbon or a ceramic material.

2. Device according to claim 1, characterised in that the ceramic material is tungsten carbide or boron nitride.

3. Device according to one of the preceding claims, characterised in that the slide washer (140) is hardened.

4. Device according to any one of the preceding claims, characterised in that the slide washer (140) is nickel-plated with a nickel layer and that the slide layer (142) is coated on the nickel layer.

5. Device according to any one of the preceding claims, characterised in that a clamping washer (150) is provided between the pin head (132) and the slide washer (140).

6. Device according to any one of the preceding claims, characterised in that the pin element (130) is constructed as a screw and the pin head (132) as a screw head of the screw.

7. Device according to any one of the preceding claims, characterised in that the mould wide side front plate (110) is made of copper and the mould wide side back plate (120) of steel.

8. Device according to claim 1, characterised in that the mould wide side back plate (120) consists of an unalloyed carbon steel.

Revendications

1. Appareil, constitué d'une plaque large (100) d'une lingotière pour l'extrusion de métal, comprenant :

une plaque antérieure (110) de grand côté de la gouttière ;

une plaque postérieure (120) de grand côté de la gouttière ;

au moins un élément formant boulon (130) avec une tête de boulon (132) pour relier la plaque postérieure (120) avec le côté froid (K) de la plaque antérieure (110) ;

caractérisé par

une plaque de coulissement (140), qui est prévue entre la tête de boulon (132) et la plaque postérieure (120) et qui comporte, au moins sur son côté tourné vers la plaque postérieure (120), une couche de coulissement (142) pour permettre des déplacements transversaux à faible friction de la plaque postérieure de la gouttière (120) par rapport à l'élément formant boulon (130) ;

dans lequel

la couche de coulissement (142) est réalisée en carbone de type diamant (Diamond like Carbon) ou en un matériau céramique.

2. Appareil selon la revendication 1,
caractérisé en ce que le matériau céramique est du carbure de tungstène ou du nitrure de bore.

3. Appareil selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que la plaque de coulissement (140) est durcie.

4. Appareil selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que la plaque de coulissement (140) est revêtue d'une couche de nickel, et en ce que la couche de coulissement (142) est appliquée sur la couche de nickel.

5. Appareil selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce qu'une plaque de serrage (150) est prévue entre la tête de boulon (132) et la plaque de coulissement (140).

6. Appareil selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'élément formant boulon (130) est réalisé sous forme de vis, et la tête de boulon (132) est réalisée sous forme de tête de la vis.

7. Appareil selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que la plaque antérieure (110) est formée en cuivre et la plaque postérieure (120) est réalisée en acier.

8. Appareil selon la revendication 1,
caractérisé en ce que la plaque postérieure (120) est formée en acier au carbone non allié.

Zeichnung